Poradnik programowania procesorów AVR

na przykładzie ATMEGA8

Wersja 1.0

Tomasz Pachołek

2017-13-03

Opracowanie zawiera opis podstawowych procedur, funkcji, operatorów w języku C dla
mikrokontrolerów AVR oraz opis podstawowych działań na pinach i portach, potrzebnych do
zaprogramowania prostych układów opartych o procesor ATMEGA8. Autor nie ponosi
odpowiedzialności za nieprawidłowe działanie kodu lub uszkodzenie sprzętu.

Copyright Tomasz Pachołek

Strona 2 z 11

Spis treści

1.

TYPY ............................................................................................................................................3

2.

OPERATORY ................................................................................................................................3

3.

Tablice prawdy: ...........................................................................................................................4

4.

Tablice przesunięć bitowych: .......................................................................................................4

5.

INSTRUKCJE: ................................................................................................................................5

6.

PROGRAMOWANIE AVR –ATMEGA8 ...........................................................................................6

7.

OPIS WYPROWADZEŃ PINÓW ATMEGA 8 ....................................................................................8

8.

OPIS WYPROWADZEŃ PINÓW - KANDA AVR .............................................................................. 10

9.

OPIS WYPROWADZEŃ PINÓW – LCD HD44780 .......................................................................... 10

LITERATURA ...................................................................................................................................... 11

Copyright Tomasz Pachołek

Strona 3 z 11

1. TYPY

TYPY ZMIENNYCH i STAŁYCH
bool

0 lub 1

Logiczny

int

Np. 15

Całkowita

float

Np. 3.14

Zmiennoprzecinkowa

double

Zmiennoprzecinkowa podwójnej
precyzji(więcej miejsc po
przecinku)

char

*, ; , a

Znakowy(znaki z tablicy ASCII)

uint8_t

Int: 0, 1,2,3

8 bitowy int(zajmuje mniej
miejsca w pamięci

MODYFIKATORY
const

const int c

Stałe

signed

signed char c

Liczba ze znakiem (-127 do 127
dla char)

unsigned

unsigned char c

Liczba bez znaku (0 do 255 dla
char)

volatile

Volatile float c

Ulotny (stosowane dla
przycisków, zmienna nie jest
optymalizowana przez kompilator

register

register int c

Umieszczenie w rejestrze
szybkiego dostępu

extern

Ex tern wyswietl()

poinformowanie kompilatora, by
nie szukał danej zmiennej/funkcji
globalnej w aktualnym pliku

2. OPERATORY

ARYTMETYCZNE

=

a = 5

Przypisanie

*

a * 2

Mnożenie

/

a / 2

Dzielenie całkowite (5/2=2)

%

a % 2

Reszta z dzielenia całkowitego (5%2=1)

+=

a += 5

Skrócony zapis a = a + 5

-=

a -= 5

Skrócony zapis a = a - 5

RZUTOWANIE

int i = 42.7;

Konwersja z double na int

float f = i;

Konwersja z int do float

BINARNE

~

Negacja(NOT)

&

Koniunkcja(AND)

|

Alternatywa(OR)

^

Alternatywa rozłączna(XOR)

PRZESUNIĘCIA BITOWE

<<

a<<1

Przesunięcie bitowe w lewo

>>

a>>1

Przesunięcie bitowe w prawo

PORÓWNIANIA

==

Równe

!=

Różne

Copyright Tomasz Pachołek

Strona 4 z 11

<

Mniejsze

>

Większe

<=

Mniejsze lub równe

>=

Większe lub równe

LOGICZNE

!

Negacja

&&

Koniunkcja

||

alternatywa

&=

a &= 3 a=a&3

|=

a |= 3 a=a|3

^=

a ^= 3 a=a^3

^działają do nich tablice prawdy^

3. Tablice prawdy:

~

a

Wynik

0

1

1

0

&

a

b

Wynik

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

|

a

b

Wynik

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

1

^

a

b

Wynik

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

0

Przykład: dla a= 0 i b = 1 operacja: a & b =0

4. Tablice przesunięć bitowych:

a

a << 1

a<<2

0001

0010

0100

0011

0110

1100

0101

1010

0100

1000

0000

0000

1111

1110

1100

1001

0010

0100

Copyright Tomasz Pachołek

Strona 5 z 11

a

a>>1

a>>2

0001

0000

0000

0011

0001

0000

0101

0010

0001

1000

1100

1110

1111

1111

1111

1001

1100

1110

5. INSTRUKCJE:

if

if (wyrażenie) {
/* blok wykonany, jeśli
wyrażenie jest prawdziwe */
}
/* dalsze instrukcje */

Warunkowa (na tak)

If else

if (wyrażenie) {
/* blok wykonany, jeśli
wyrażenie jest prawdziwe */
}
else {
/* blok wykonany, jeśli
wyrażenie jest nieprawdziwe */
}
/* dalsze instrukcje */

Warunkowa(na tak i na nie)

switch

switch (wyrażenie) {
case wartość1: /* instrukcje,
jeśli wyrażenie == wartość1 */
break;
case wartość2: /* instrukcje,
jeśli wyrażenie == wartość2 */
break;
/* ... */
default: /* instrukcje, jeśli
żaden z wcześniejszych
warunków nie został spełniony
*/
break;
}

Wielokrotnego wyboru

While

while (warunek) {
/* instrukcje do wykonania w
pętli */
}
/* dalsze instrukcje */

Pętla – wykonuje się tak długo,
jak warunek jest PRAWDZIWY

for

for (wyrażenie1; wyrażenie2;
wyrażenie3) {
/* instrukcje do wykonania w
pętli */
}
/* dalsze instrukcje */

Pętla– wykonuje się tak długo,
jak warunek jest PRAWDZIWY
Wyrażenie 1- ustawienie
zmiennej sterującej pętlą(i=1)
Wyrażenie 2 – sprawdzany
warunek, jeżeli prawdziwy

Copyright Tomasz Pachołek

Strona 6 z 11

pętla się wykona
Wyrażenie 3 – wyrażenie
wykonywane co każde
wykonanie pętli(i++)

do.. while

do {
/* instrukcje do wykonania w
pętli */
} while (warunek);
/* dalsze instrukcje */

Pętla, której kod wykona się
zawsze przynajmniej jeden raz.
Wykonuje się tak długo, jak
warunek jest PRAWDZIWY

break

Opuszczenie pętli w dowolnym
momencie programu

#include

#include <avr/io.h>

Dołączanie bibliotek/plików

#define

#define LED_PIN (1<<PC7)

Przypisanie nazwy do
instrukcji/portu/pinu

6. PROGRAMOWANIE AVR –ATMEGA8

PORTY I PINY

DDRx

Rejestr kierunku pinów/portu

PORTx

Rejestr WYJŚCIOWY

PINx

Rejestr WEJŚCIOWY

DDRx |= (1<<PD1)

Ustalenie kierunku WYJŚCIOWEGO
portu

Zamiast x podajemy A,B,C,D

DDR=0xFF

Ustalenie kierunku WYJŚCIOWEGO
portu na wszystkich pinach portu

PORTD |= (1<<PD1)

Stan WYSOKI na wyjście PD1

PORTD =0xFF

Stan WYSOKI na wszystkich wyjściach
portu

PORTD &= ~(1<<PD2)

Stan NISKI na wyjście PD2

DDRx &= ~(1<<PD0)

Ustalenie kierunku WEJŚCIOWEGO
portu

Zamiast PD0 podajemy numer
pinu

PORTD |=(1<<PD0)

Podciągnięcie programowe
wewnętrznym rezystorem do VCC

If( !(PIND & (1<<PD0))
LED_ON
else LED_OFF;

Jeżeli pin zwarty do masy wykonaj
LED_ON, jeżeli nie zwarty wykonaj
LED_OFF

Po włączeniu programowego
podciągnięcia do VCC pin
sterowany jest zwarciem do masy

PWM

DDRB |= (1<<PB1);

TCCR1A |= (1<<WGM10);
TCCR1B |= (1<<WGM12);

Fast PWM 8bit - tryb PWM wybrany z noty
katalogowej atmega8

TCCR1A |= (1<<COM1A1)|(1<<COM1B1) ;

Tryb wyjścia – na początku wystawiany jest
stan wysoki, a po odliczeniu zadanej wartości
licznika sterującego PWM następuje stan niski.

TCCR1B |= (1<<CS10)|(1<<CS11); //64
TCCR1B |= (1<<CS11); //8
TCCR1B |= (1<<CS10); //1

Preskaler
=64 Przy taktowaniu atmegi 1MHz f

pwm

=61Hz

= 8 Przy taktowaniu atmegi 1MHz f

pwm

=488Hz

Copyright Tomasz Pachołek

Strona 7 z 11

= 1 Przy taktowaniu atmegi 1MHz f

pwm

=3,9kHz

Wzór: f=f

taktowania

/Prescaler/256

256 to pojemność rejestru, zależy od ilości
bitów : 2

8

=256

OCR1A = 0;

Zmienna sterująca licznikiem PWM – przy
8bitach maksymalna wartość to 255 – sygnał
będzie wypełniony maksymalnie(ciągły stan
wysoki)

ADC

ADCSRA = (1<<ADEN)

|(1<<ADPS0)

|(1<<ADPS1)

|(1<<ADPS2);

ADEN=1 włączenie przetwornika ADC
ADPS - ustawienie preskalera, tu na 128

ADMUX = (1<<REFS1) |(1<<REFS0)
|(1<<MUX2)
|(1<<MUX0);

REFS - wybór napięcia odniesienia, tu
wewnętrzne źródło 2,56V z koniecznością
podłączenia zewnętrznego kondensatora na
pinie AREF
MUX - wybór kanału ADC5 na pinie PC5

DDRC &=~ (1<<PC5);

Ustawienie Wejścia ADC

ADCSRA |= (1<<ADSC);

Uruchomienie pojedynczej konwersji

while(ADCSRA & (1<<ADSC));

Oczekiwanie na zakończenie konwersji
przetwornika

wynik_float = (ADC * Vref) /1024;

Przeliczenie odczytu na jednostki w woltach

Ustawienie rejestrów MUX dla poszczególnych kanałów pomiarowych(wybranego pinu z którego
wykonywany jest pomiar:

Rejestr

Numer kanału

M

UX

3

M

U

X

2

M

U

X

1

M

U

X

0

0

0

0

0

ADC0(PC0)

0

0

0

1

ADC1(PC1)

0

0

1

0

ADC2(PC2)

0

0

1

1

ADC3(PC3)

0

1

0

0

ADC4(PC4)

0

1

0

1

ADC5(PC5)

0

1

1

0

ADC6(tylko w smd)

0

1

1

1

ADC7(tylko w smd)

Copyright Tomasz Pachołek

Strona 8 z 11

7. OPIS WYPROWADZEŃ PINÓW ATMEGA 8

Rysunek 1 Atmega8 w wersji przewlekanej(THT)

Rysunek 2Atmega8 w wersji powierzchniowej(SMD)

Copyright Tomasz Pachołek

Strona 9 z 11

Rysunek 3 Minimalne podłączenie zasilania procesora ATMEGA8

Rysunek 4 Zalecane podłączenie zasilania procesora ATMEGA8

Copyright Tomasz Pachołek

Strona 10 z 11

8. OPIS WYPROWADZEŃ PINÓW - KANDA AVR

Rysunek 5 Złącze do programowania (Kanda)

9. OPIS WYPROWADZEŃ PINÓW – LCD HD44780

Rysunek 6 Opis wyprowadzeń pinów wyświetlacza LCD HD44780

Copyright Tomasz Pachołek

Strona 11 z 11

LITERATURA



http://mikrokontrolery.blogspot.com



https://pl.wikibooks.org/wiki/C



http://forbot.pl



Nota katalogowa układu Atmega8 wydanie 09.2015r.



http://radzio.dxp.pl



Nota katalogowa układu rejestru przesuwnego74HC595 wydanie 02.2016r.